Chapitre 4 : Création d’un Système Temps Réel (RTOS) avec FreeRTOS

Bienvenue dans le Chapitre 4 de notre guide sur la programmation des microcontrôleurs STM32. Dans ce chapitre, nous allons explorer comment intégrer et utiliser FreeRTOS, un système d’exploitation temps réel (RTOS), pour gérer efficacement les tâches sur votre STM32. FreeRTOS est largement utilisé dans les applications embarquées nécessitant une gestion précise du temps et des ressources.

1. Introduction à FreeRTOS

FreeRTOS est un RTOS léger et portable conçu pour les microcontrôleurs. Il permet de gérer plusieurs tâches simultanément, chacune ayant sa propre priorité, ce qui est essentiel pour les applications temps réel.

Avantages de FreeRTOS

Gestion des Tâches : Permet de créer et de gérer plusieurs tâches avec différentes priorités.
Synchronisation : Fournit des mécanismes pour synchroniser les tâches, tels que les sémaphores, les mutex et les files d’attente.
Portabilité : Supporte une large gamme de microcontrôleurs, y compris les STM32.

2. Configuration de FreeRTOS avec STM32

Pour utiliser FreeRTOS avec votre microcontrôleur STM32, suivez ces étapes de configuration :

Utilisation de STM32CubeMX

Lancer STM32CubeMX
- Ouvrez STM32CubeMX et chargez votre projet existant ou créez-en un nouveau.
Activer FreeRTOS
- Allez dans l’onglet « Pinout & Configuration ».
- Dans le menu de gauche, sélectionnez « Middleware » et activez FreeRTOS.
Configurer les Paramètres de Base
- Définissez la taille de la pile pour chaque tâche.
- Configurez les priorités des tâches en fonction de vos besoins.
Générer le Code
- Générez le code d’initialisation avec STM32CubeMX.
- Intégrez les fichiers générés dans votre projet PlatformIO.

3. Création et Gestion des Tâches

Une fois FreeRTOS configuré, vous pouvez créer et gérer des tâches dans votre application.

Créer une Tâche

Copiervoid StartDefaultTask(void const * argument)
{
    for(;;)
    {
        // Code de la tâche
    }
}

// Création de la tâche
osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 128);
osThreadCreate(osThread(defaultTask), NULL);

osThreadDef : Définit une nouvelle tâche avec une fonction, une priorité, et une taille de pile.
osThreadCreate : Crée la tâche et la prépare à être exécutée.

Gestion des Priorités

Les tâches avec une priorité plus élevée sont exécutées avant celles avec une priorité plus basse.
Utilisez les priorités pour garantir que les tâches critiques sont exécutées en temps voulu.

4. Synchronisation et Communication entre Tâches

FreeRTOS fournit plusieurs mécanismes pour synchroniser les tâches et permettre la communication entre elles.

Sémaphores

Utilisés pour contrôler l’accès à des ressources partagées.
Une tâche peut attendre qu’un sémaphore soit disponible avant de continuer.

CopierosSemaphoreDef(mySemaphore);
osSemaphoreId mySemaphoreHandle = osSemaphoreCreate(osSemaphore(mySemaphore), 1);

// Attendre le sémaphore
osSemaphoreWait(mySemaphoreHandle, osWaitForever);

// Libérer le sémaphore
osSemaphoreRelease(mySemaphoreHandle);

Files d’Attente

Permettent aux tâches d’envoyer et de recevoir des messages.
Utiles pour la communication inter-tâches.

CopierosMessageQDef(myQueue, 16, uint16_t);
osMessageQId myQueueHandle = osMessageCreate(osMessageQ(myQueue), NULL);

// Envoyer un message
osMessagePut(myQueueHandle, message, osWaitForever);

// Recevoir un message
osEvent event = osMessageGet(myQueueHandle, osWaitForever);

5. Débogage d’un Système RTOS

Le débogage d’un système RTOS peut être complexe en raison de la nature concurrente des tâches. Voici quelques conseils :

Utiliser les Outils de Débogage : PlatformIO et Cursor offrent des outils pour suivre l’exécution des tâches et identifier les problèmes de synchronisation.
Vérifier les Priorités : Assurez-vous que les priorités des tâches sont correctement configurées pour éviter les blocages.
Surveiller la Consommation de la Pile : Une pile trop petite peut entraîner des débordements et des comportements imprévisibles.

En suivant ces étapes, vous serez en mesure d’intégrer FreeRTOS dans votre projet STM32 et de développer des applications temps réel robustes et efficaces.

Prêt à passer à la pratique ? Explorez des études de cas et des projets pratiques dans le prochain chapitre !

WordPress